[其他]準連續泵浦KTP內腔倍頻激光器

無效

• 申請號: 85101595
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101595B
• 公開（公告）日: 1987-02-25
• 發明（設計）人: 姚建銓;李昱;薛彬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/10
• 代理公司: 天津大學專利代理事務所
• 代理人: 張銳,魏賞辰

本發明屬于激光器件技術領域。

使用內腔倍頻YAG激光器是把近紅外光波（106微米）轉換到可見光波（0.53微米）的有效技術手段之一，也是激光頻率變換技術的重要內容。

在連續YAG激光器的泵浦技術方面，普遍采用氪燈連續泵浦方式。欲獲得較高的輸出功率，必須提高諧振腔內循環的基波功率，因此必然要增加輸入功率，即泵浦功率。由于YAG棒的熱透鏡效應隨泵浦增強而加劇，導致YAG棒的熱焦距隨泵浦功率增加而變短，造成模體積減小和腔的不穩定性增加，必然限制了輸出功率。

自從1964年首次實現倍頻現象以來，大多數內腔倍頻YAG激光器采用的倍頻晶體是：鈮酸鋰（LiNbO₃），碘酸鋰（LiIO₃）和鈮酸鋇鈉Ba_aNaNb₅O₁₅）。由于上述晶體有的非線性系數低，有的使用條件苛刻，易于破壞，不能穩定工作，所以綠光最大輸出平均功率在2至3瓦。1976年，美國杜邦公司（DUPONTInc.）首先制成一種新型晶體鈦氧磷酸鉀（KTiOPO₄），簡稱KTP。在1981年和1982年，美國通用電氣公司（GE）的劉（Y.S.LIU）等在電光Q開關脈沖釹玻璃激光器把KTP作為外腔倍頻晶體，分別提高了40%及60%的倍頻轉換效率。1982年4月，劉在內腔倍頻實驗中獲得約5.6瓦功率輸出，發表在1984年“光學快報”。1982年7月，本發明人在美國愛克希瑪公司（XMRInc.）做內腔倍頻實驗曾獲得10瓦功率輸出，發表在1983年廣州國際激光會議上。

本發明的目的在于改變常規泵浦技術的限制，減小工作物質的熱透鏡效應，提高模體積，增強諧振腔的穩定性，加大腔內基波功率，從而提高倍頻平均輸出功率。

本發明的技術裝置可分為兩部分，一部分是采用對泵浦源準連續狀態供能的激光電源，另一部分是經過精確計算諧振腔結構的內腔倍頻激光器。

準連續泵浦技術明顯區別于脈沖泵浦和連續泵浦技術，同重復頻率脈沖泵浦也有本質的區別，準連續泵浦是使光泵的放電電流重復的處于“導通”和“關斷”兩個狀態，即光泵的放電電流波形圖如圖1。

由倍頻輸出功率P_2w與基波功率P_w的平方基本上成正比，即：P_2wαP²_w，在相同平均輸入功率時，方波電流泵浦的平均輸出的基波功率大于連續泵浦輸出的基波功率。

圖2表示輸入平均功率指數為1，圖3表示連續泵浦基波輸出功率和倍頻輸出功率指數為1。圖4表示在不變的輸入平均功率條件，準連續泵浦的輸入功率最大值指數為2，圖5表示倍頻輸出功率的最大指數為4，圖6表示準連續泵浦平均功率輸出指數為2，由圖3和圖6比較，在輸入平均功率不變，準連續泵浦光泵電流波形占空比1∶1時，準連續泵浦比連續泵浦提高了倍頻輸出功率1倍。如果占空比改為1∶2，輸出功率提高2倍。在不發生基波功率飽和的條件下，可以類推出平均功率增加的數值。

由于使用準連續泵浦，相當程度地改善了器件的冷卻條件。圖7是在相同冷卻條件下，實測出工作物質熱焦距f_T隨泵浦功率P變化的關系圖。上部曲線是連續泵浦曲線，下部曲線是準連續泵浦曲線，可以看出準連續泵浦條件下熱焦距減小1/3至1/2。